Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Попков В. М., Чеснокова Н. П., Ледванов М. Ю.,
3.3. Роль медиаторов воспаления в дестабилизации биологических мембран
С точки зрения патоморфологии, в зоне воспаления возникают или явления некроза, или явления дистрофии – вакуольной, белковой, жировой. Всем клеточным элементам в зоне альтерации прежде всего свойственно повреждение биологических мембран, в частности, цитоплазматических, лизосомальных, митохондриальных, ядерных и др. Дестабилизация биологических мембран обусловлена действием комплекса патогенных факторов: бактериальных токсинов, БАВ, лизосомальных ферментов, избыточных концентраций ионов водорода, активных форм кислорода и других, приводящих к усилению процессов свободнорадикального окисления, каналообразования и увеличению проницаемости клеточных мембран.
Патогенное действие свободных радикалов, накапливающихся в зоне альтерации, обусловлено наличием на их внешней орбитали одного электрона, в связи с чем они обладают высокой реактогенностью по отношению к липидам клеточных мембран, насыщенных жирными кислотами, нуклеиновым кислотам, ароматическим аминокислотным остатком, которые отдают свой водород свободным радикалам и подвергаются окислению. Последнее приводит к изменению структуры и функции клеточных мембран.
Дестабилизация цитоплазматических мембран сопровождается нарушением пассивной диффузии ионов по ионселективным каналам и их активного энергозависимого транспорта, что обусловливает изменение уровня поляризации клеток и, соответственно, нарушение их функциональной активности. В центре очага воспаления в зоне некроза отмечаются стойкая деполяризация клеточной мембраны, невозможность реполяризации, отсутствие функциональной активности клеток и болевой чувствительности. По периферии зоны воспаления частично сохранена активность энергозависимого транспорта ионов Nа+, К+, Са2+ в клеточных мембранах, в меньшей степени изменена пассивная диффузия по ионселективным каналам, что обусловливает в целом развитие частичной деполяризации клеток, повышение их возбудимости и болевой чувствительности.
Повышение проницаемости лизосомальных мембран приводит к выходу лизосомальных ферментов в цитоплазму клеток и активации процессов внутриклеточного аутолиза или выходу ферментов через поврежденную цитоплазматическую мембрану в окружающую среду и развитию вторичной альтерации [39, 45].
Активирование лизосомальных липаз и фосфогидролаз в зоне альтерации сопровождается отщеплением полиненасыщенных жирных кислот (арахидоновой и линоленовой) от фосфолипидов, в частности, от лецитина цитоплазматических мембран с последующим усилением синтеза простагландинов и лейкотриенов.
Как известно, в эндотелии сосудов имеется фермент простациклинсинтетаза, превращающий эндоперекись простагландин-G2 в простациклин-I2, препятствующий агрегации тромбоцитов и тромбообразованию в нормальных неповрежденных сосудах. При повреждении эндотелия в зоне альтерации возникает недостаточность активности простациклинсинтетазы и усиливается трансформация простагландина G2 в тромбоксан А2 под влиянием тромбоксансинтетазы тромбоцитов. Избыточное образование тромбоксана сопровождается развитием спазма сосудов, усилением агрегации тромбоцитов и развитием тромбообразования.
Повышенное образование в зоне альтерации полиненасыщенных жирных кислот приводит к субстратной активации фермента липоксигеназы, обеспечивающей усиленное образование лейкотриенов (А, В, С, D, Е) в зоне воспаления. Указанные биологически активные соединения обладают выраженным вазогенным действием подобно гистамину, серотонину, кининам, простагландинам.
Появление активированных лизосомальных протеаз, эластаз, коллагеназ во внеклеточной среде в зоне альтерации приводит к распаду соединительной ткани, органоспецифических клеточных элементов, десквамации эндотелия сосудов и повреждению более глубоких слоев сосудистой стенки. Обращает на себя внимание тот факт, что в зоне десквамации эндотелия и обнажения подлежащих коллагеновых волокон сосудов возникают каскад реакций активации различных протеолитических ферментов, калликреин-кининовой системы, активация тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза, фибринолиза.
Повреждение эндотелия в зоне альтерации индуцирует и развитие реакций адаптации, в частности, превращение плазминогена в плазмин с последующим усилением фибринолиза, обеспечивающего лизис тромбов и нормализацию кровообращения в зоне воспаления.
Что касается влияния лизосомальных ферментов на функциональную и метаболическую активность клеточных ядер, необходимо отметить следующие закономерности: на фоне действия слабых или умеренных по силе альтерирующих факторов возникает лимитированная активация лизосомальных ферментов, что сопровождается усилением процессов фосфорилирования, карбоксилирования, ацетилирования основных ядерных белков – гистонов, ослаблением прочности их связи с молекулой ДНК, дерепрессией генома клеток и повышением активности ДНК. Последнее обусловливает усиление процессов репликации, транскрипции и трансляции в клетках, создает основу для развития пролиферации и регенерации.
Под действием грубых альтерирующих факторов возникают тотальная активация лизосомальных ферментов, избыточное освобождение в цитоплазму клеток рибонуклеаз, дезоксирибонуклеаз, вызывающих развитие явлений аутолиза цитоплазмы, двунитчатые разрывы ДНК, в связи с чем становится невозможной репарация клеток, прогрессируют процессы альтерации и некроза.
В зоне альтерации происходят характерные изменения структуры и функции митохондрий различных клеточных элементов, причем наиболее часто структурные изменения митохондрий проявляются в виде конденсации, набухания, появления митохондриальных включений, а также в виде изменения формы, числа митохондрий, размеров митохондриальных крист. Структурные изменения митохондрий, как правило, сопровождаются функциональными изменениями – разобщением процессов дыхания и окислительного фосфорилирования, возникновением дефицита АТФ и подавлением всех энергозависимых реакций в клетках.
Дестабилизация мембран эндоплазматической сети органоспецифических и соединительнотканных элементов также сопровождается типовыми изменениями функций указанной внутриклеточной структуры – нарушением процессов синтеза, накопления и внутриклеточного транспорта белков, липидов, углеводов, сдвигами внутриклеточного баланса ионов кальция, поскольку в мембранах эндоплазматической сети находится ферментная система Са-АТФ-азы, обеспечивающей энергозависимый транспорт кальция из цитоплазмы клеток.